JPH01299408A - 超音波センサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば収穫機の扱深さ自動調節装置に用い得る
超音波センサ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

コンバインの如き収穫機においては、脱穀する殻稈の稈
長を超音波センサにより検出する構造のものがある。

従来のこの種の収穫機は、脱穀部の殻稈入口側に搬送さ
れる殻稈の稈長を検出すべく、例えば搬送される殻稈の
上方側に長稈を検出する超音波センサ及び短稈を検出す
る超音波センサを、搬送される殻稈の長さ方向に並設し
ている。また、これらの超音波センサと対向しており、
搬送される殻稈の下方側に位置させた人口鉄板を設けて
いる。

これらの各超音波センサは、超音波発信器と超音波受信
器とを一体化した構成となっており、夫々の超音波発信
器が発信した各超音波は人口鉄板で反射して、発信した
超音波発信器と一体の超音波受信器が夫々受信する。そ
して超音波を受信して得た両超音波受信器の出力がとも
に所定レヘル以上にあると入口鉄板による反射であって
短稈を、両超音波受信器の出力がともに所定レベル以下
にあると殻稈による乱反射であって長稈を検出したこと
になる。

これにより、短稈を検出した場合は、縦搬送チエインを
深扱ぎ側へ、長稈を検出した場合は浅扱ぎ側へ夫々傾動
させて殻稈の扱深さを自動調節している。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように従来の扱深さ自動調節装置は、脱穀部の
入口側に設けた超音波センサの超音波発信器が周期的に
超音波を発信し、入口鉄板又は搬送されている殻稈で反
射した超音波を夫々の超音波受信器が受信することによ
り殻稈の有無、つまり殻稈の長短を検出する。しかし乍
ら、超音波センサ付近には脱穀部又は殻稈搬送機構等の
可動部の騒音たる超音波が存在して超音波受信器はその
ような不要の超音波を受信すると稈長の検出を誤る虞れ
がある。それ故、超音波受信器は超音波の発信時点から
所定時間後の時点より所定時間内で超音波を受信するよ
うに受信時間幅を設定している。

しかるに、そのような構成とすると、外気温度が変化し
て空気中の音速が変化した場合、例えば外気温度の上昇
（又は低下）により音速が速く（又は遅く）なって、超
音波の発信時点から所定時間後に超音波受信器に到達す
る超音波は発信されたうちの立ち下り　（又は立ち上り
）の部分となって、超音波受信器の出力レベルが低下す
ることになる。それ故、殻稈の稈長を誤検出する虞れが
あり、扱深さ調節の制御精度が外気温度に左右されると
いう問題がある。

本発明は前述した問題に鑑み、外気温度が変化しても、
超音波発信時点から所定時間後の時点で、その超音波を
受信した超音波受信器の出力レベルに影響が生じない超
音波センサ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る超音波センサ装置は、超音波発信器が周期
的に発信する超音波を、その超音波発信時点から所定時
間後の時点より所定時間内で受信しその検出信号を出力
する超音波センサ装置において、周囲温度を検出する温
度検出部及び該温度検出部の出力が入力される温度補償
部を備え、該温度補償部の出力により周囲温度の変化に
関連して、前記超音波発信器が発信する超音波の発信時
間幅又は受信時間幅を、あるいは超音波発信時点からそ
の受信開始時点までの時間を制御する構成としているこ
とを特徴とする。

〔作用〕

超音波発信器は周期的に超音波を発信する。超音波発信
器が発信した超音波を超音波受信器が受信する。温度検
出部は周囲温度を検出し、検出した出力を温度補償部へ
入力する。温度補償部は周囲温度の変化に関連して超音
波の発信時間幅又は受信時間幅を、あるいは超音波発信
時点から受信開始時点までの時間を制御する。

よって超音波の発信時点から所定時間後の時点における
超音波受信器の出力レベルは周囲温度の影響をうけない
。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る超音波センサ装置を装備した収穫
機の左側外観斜視図であり、第２図は縦搬送チエインの
駆動機構の略示図である。

第１図及び第２図において、ｌは運転席２、脱穀装置３
等からなる本体部であり、本体部１の前側には分草板４
、刈刃５、殻稈引起装置６、等で構成された刈取部７が
図示しない油圧シリンダにより昇降可能に取付けられて
いる。

そして刈取部７には、刈取った殻稈を上方へ搬送する縦
搬送チエイン１０を設けており、′ＩＩ搬送チエイン１
０で搬送された殻稈は脱穀部３に設けたフィードチエイ
ン１１に受継がせるようになっている。

また、脱穀部３の扱室３ａの入口上部には、超音波発信
器ＴＨ及び超音波受信器Ｒ１（が一体の稈長センサＳＨ
と、超音波受信器門及び超音波受信器ＲＭが一体の稈長
センサＳＭを夫々設けている。これらの稈長センサＳＲ
，ＳＭの超音波発信器ＴＨ，ＴＭの超音波発信面及び超
音波受信器ＲＨ，ＲＭの超音波受信面はともに下向きと
なっている。これらの稈長センサＳＨ。

ＳＭは、フィードチエイン１１と直交する直線上に適宜
間隔離隔して並設され、稈長センサＳＭがフィードチエ
イン１１寄りに設けられている。

また稈長センサＳＨ，ＳＭと対向しており、搬送される
殻稈の下方側に位置して入口鉄板３ｂを設けている。こ
れらの稈長センサＳＨ，Ｓ１１は、縦搬送チエイン１０
で搬送されてきた殻稈が脱穀部３の扱室３ａに入る直前
で、超音波発信器ＴＨ，ＴＭが発信した超音波の入口鉄
板３ｂ又は殻稈からの反射波を超音波受信器ＲＨ，ＲＭ
が受信することにより稈長を検出する。そして稈長セン
サＳＨ，ＳＭにより検出された稈長に応じて駆動モータ
Ｉ２が回転駆動させられるが、長稈であり超音波受信器
Ｒ１＋、　ＲＭの出力がともに所定レベル以下の場合は
、図示しない減速機を介して駆動アーム１３を伸長させ
て縦搬送チエイン１０を実線矢符で示す方向に傾倒させ
て浅扱ぎ状態にする。

一方、短稈であり超音波受信器ＲＨ，ｌ？Ｈの出力がと
もに所定レベル以上の場合には、駆動モータ１２を逆回
転させて駆動アーム１３を短縮させて縦搬送チエイン１
０を実線矢符と反対方向に起立させて深扱ぎ状態にする
。このようにして脱穀される殻稈の長、短に応じて扱深
さを自動調節するようにしている。

第３図は本発明に係る超音波センサ装置を用いた扱深さ
自動調節装置の電気回路及び油圧回路を示した回路図で
ある。

第３図において、３０はマイクロコンピュータを用いた
制御部である。出力ボートｂ１は超音波発振器３１を発
振動作させる駆動回路３２に所定周期でトリガ出力を与
えている。駆動回路３２の出力は超音波発振器３１へ入
力されている。

温度補償部５１には、例えば脱穀部３の入口部付近に設
けて外気温度を検出する温度検出部５ｏの出力が入力さ
れている。温度補償部５１の出力は前記超音波発振器３
１へ入力されている。

超音波発振器３１は超音波を発振させるとともに、検出
した外気温度に関連する温度補償部５１の出力により超
音波の発信時間幅を変化させてその発振出力を増幅部３
３へ入力するようになっている。この発信時間幅の制御
は以下の如くなされる。

即ち、外気温度ｔにおける空気中の音速ＣはＣ＝３３１
．５　＋０．６１　ｔ　　　　　　　　　　　　・・・
（１）であるから、外気温度ｔ、’ｃ及びｔ２℃におけ
る音速Ｃ４及びＣ２は、 Ｃ＋−３３１，５＋０．６１ｔ＋　　　　　　　　　　
　・・・（２）Ｃ２＝３３１．５　＋０．６１ｔ２＝Ｃ
Ｉ＋０．６１　（ｔｚ−ｔ＋）　・（３）となる。それ
故、超音波発信器ＴＨ，ＴＭがら発信した超音波が反射
するまでの距離をｌとすると、外気温度ｔ＋、Ｌｘにお
いて発信した超音波が超音波受信器ＲＨ，ＲＭに達する
までの時間ＴＲｌ　＋　ＴＲ□はＴ大Ｉ−□　　　　　
　　　　　　　　・・・（４）Ｃ８ ＴＲ２−□　　　　　　　　　　　　・・・（５）とな
り、ｔ１℃とｔ２°Ｃとにおける時間のずれＴ。ＦＦ５
Ｅアは Ｃ＋　　　　Ｃｚ となり、このＴ。ＦＦ５Ｅ４０時間に関連して超音波発
振器３１が出力する超音波の発信時間幅を制御するよう
になっている。つまり、外気温度の変化に関連して、標
準温度における超音波の標準の発信時間幅を広くする。

この超音波発振器３１の発振出力は増幅部３３にて増幅
されて超音波発信器Ｔｌｌ、　ＴＭに夫々与えられ超音
波発信器ＴＨ，ＴＭが超音波を発信する。発信した超音
波は入口鉄板３ｂ（第２図参照）又は殻稈で反射し、超
音波受信器ＲＨ，ＲＭ夫々が、反射してきた超音波を受
信する。超音波受信器ＲＨ，ＲＭの出力信号は夫々増幅
・検波回路３４．３５にて増幅・検出されて比較部３６
の正極端子、比較部３７の負極端子に夫々入力されてい
る。比較部３６の負極端子にはポテンショメータを用い
て基準値信号発生部３８０基準値信号が入力され、比較
部３７の正極端子にはポテンショメータを用いて基準値
信号発生部３９の基準値信号が人力されている。この比
較部３６．３７に入力される基準値信号のレベルは調整
可能になっている。比較部３６．３７は夫々に入力され
た基準値信号発生部３８．３９の基準値信号と増幅・検
波部３４゜３５の出力信号とを比較して、比較した出力
信号を前記制御部３０の入力ボートａｌ＋ａＺに入力し
ている。

そして入力ポートａ１（又はａ２）がハイレベルとなる
と出力ポートｂ３（又はｂｚ）がハイレベルとなる。

制御部３０の出力ポートｂｚ、　ｂｚには、リレー駆動
回路４０．４１を介して、前記駆動モータ１２を正転又
は逆転制御するためのリレーコイルＲｙｌｌ、ＲｙＭの
一端子が接続されている。そしてリレーコイルＲｙｅ。

ｈＭ夫々の他端子は接地されている。このリレーコイル
ｌ１ｙＨを励磁することにより、駆動モータ１２を正転
させて縦搬送チエイン１０を浅扱ぎ側へ、リレーコイル
Ｒｙｈを励磁することにより駆動モータ１２を逆回転さ
せて縦搬送チエイン１０を深扱ぎ側へ夫々傾動させるよ
うになっている。

次にこのように構成した扱深さ自動調節装置の動作を説
明する。刈取作業の開始によって超音波発信器ＴＨ，Ｔ
Ｍが周期的に超音波を発信する。発信した超音波は脱穀
部３０入口側に設けた入口鉄板３ｂで反射して、発信時
点から所定時間後の時点から所定時間の間で超音波受信
器ＲＨ，ＲＭで受信される。

ところで刈取られた殻稈が搬送されて稈長センサＳｔ（
、ＳＭの下方を搬送されると、その殻稈が長稈であると
きには両超音波発信器ＴＨ，ＴＭから発信された超音波
がともに殻稈によって乱反射し、それを超音波受信器Ｒ
Ｈ，ＲＭが受信することになる。したがって、両超音波
受信器ＲＨ，ＲＭの出力信号は小さく、超音波受信器Ｒ
Ｍの出力信号と基準値信号とを比較した比較部３６の出
力信号により入力ボートａ、がローレベルとなり、超音
波受信器Ｒ１＋の出力信号と基準値信号とを比較した比
較部３７の出力信号により入力ポートａ２がハイレベル
となって出力ポートｂ２がハイレベルとなり、リレーコ
イルＲｙＨが励磁されて縦搬送チエイン１０は浅扱ぎ側
へ傾動する。

一方、搬送された殻稈が短稈であり、超音波発信器ＴＨ
，ＴＭの下方位置に達しない場合は、超音波受信器ＲＨ
，ＲＭはともに入口鉄板３ｂで反射した超音波を受信し
てその出力信号は大きい。したがって、超音波受信器Ｒ
Ｈの出力信号を基準値信号とを比較した比較部３７の出
力信号により入力ポートａｚがローレベルとなり、一方
入力ボートａ１がハイレベルとなって出力ポートｂ３が
ハイレベルとなり、リレーコイイルｈＭが励磁されて縦
搬送チエイン１０は深扱ぎ側へ傾倒し、脱穀する殻稈の
稈長に応じた扱深さ調節を行う。

これによって、脱穀する殻稈の穂先は常に稈長センサＳ
Ｒ，ＳＭとが並設されている間（不感帯）に存在するよ
うに適正な扱深さ調節が行われる。

ところで、外気温度が温度検出部５０により検出されて
いるから、例えば外気温度が、低下（又は上昇）した場
合には、温度補償部５１は前述の如く超音波の発信時間
幅が広くなる。

それにより、外気温度の上昇（又は低下）によって音速
が速く　（又は遅く）なっても、超音波発信時点より所
定時間後の時点で、超音波受信器ＲＨ１ＲＭが受信する
超音波は大きなものとなり、超音波受信器Ｒ）ｌ、　Ｒ
？Ｉの出力レベルが低下せず、音速変化の影響を受けな
いことになる。

したがって、外気温度変化により音速が変化しても超音
波発信時点から所定時間後の時点で超音波を受信した超
音波受信器の出力レベルに影響がなく、適正に扱深さ調
節が行なわれることになる。

なお、温度補償部５１の出力を制御部３０に与えて、外
気温度の高、低に関連して超音波の受信時間幅を標準の
受信時間幅より広くすべく制御してもよく、あるいは、
超音波発信時点からその超音波の受信開始時点までの時
間を短、長に制御しても、前述したのと同様の効果を得
ることができる。

本実施例では超音波センサ装置を殻稈の稈長検出に用い
たがこれに限定されるものではなく、被検出体との距離
の検出にも用いることができる。

〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明の超音波センサ装置は、周囲
温度を検出し、周囲温度に関連して超音波の発信時間幅
又は受信時間幅を、あるいは超音波発信時点からその超
音波の受信開始時点までの時間を変更する構成としたか
ら、周囲温度の変化により音速が変化しても、超音波発
信器が超音波を発信した時点から所定時間後の時点に、
その反耐波を受信した超音波受信器の出力が低下するこ
とがない。したがって、本発明によれば、周囲温度変化
に対し検出精度及び信頼性が高い超音波センサ装置を提
供できる優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波センサ装置を適用した扱深
さ自動調節装置を備える収穫機の左側外観斜視図、第２
図は縦搬送チエインの駆動機構の略示図、第３図は扱深
さ自動調節装置の電気回路及び油圧回路の回路図である
。 ３・・・脱穀部　７・・・刈取部　１０・・・縦搬送チ
エイン１１・・・フィードチエイン　３０・・・制御部
　３１・・・超音波発振器　３３・・・増幅部　３４．
３５・・・検波・増幅部３６．３７・・・比較部　５０
・・・温度検出部　５１・・・温度補償部　ＴＨ，ＴＭ
・・・超音波発信器　Ｒ）ｌ、ＲＭ・・・超音波受信器 特　許　出願人　　ヤンマー農機株式会社（外１名）代
理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫】２ 第　　　２　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波発信器が周期的に発信する超音波を、その超
   音波発信時点から所定時間後の時点より所定時間幅で受
   信しその検出信号を出力する超音波センサ装置において
   、 周囲温度を検出する温度検出部及び該温度 検出部の出力が入力される温度補償部を備え、該温度補
   償部の出力により周囲温度の変化 に関連して、前記超音波発信器が発信する超音波の発信
   時間幅又は受信時間幅を、あるいは超音波発信時点から
   その受信開始時点までの時間を制御する構成としている
   ことを特徴とする超音波センサ装置。